(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと一体に回転するターゲットと、
前記ターゲットに対向する位置に保持され、前記ターゲットの回転位置を検出するセンサと、
コイルに配電する導電部材を樹脂材でモールドして成り、前記ターゲットと前記シャフトの外周側に設置された配電部と、
弾性変形可能な弾性保持部を複数有し、当該弾性保持部で前記センサの外表面を複数の方向から押圧し、弾性力により前記センサを保持し、前記配電部の内周側であって前記ターゲットに対向する位置に、前記配電部と一体的に構成された保持部材とを備える電動機。
【請求項２】
前記弾性保持部は、前記センサのターゲット対向面を除く面に形成され、前記保持部材のターゲット対向面が開口していることを特徴とする請求項１記載の電動機。
【請求項３】
前記弾性保持部は、前記センサの外表面を押圧する部位にテーパ面が形成されていることを特徴とする請求項１記載の電動機。
【請求項４】
前記保持部材を一体的に構成した前記配電部に基板を取り付けたことを特徴とする請求項１記載の電動機。
【請求項５】
前記弾性保持部は、金属板で構成されていることを特徴とする請求項１記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転数制御のためのセンサを備えた電動機に用いる、当該センサの保持部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な３相シンクロナス交流モータは、固定子の永久磁石により回転子に磁極を作り出し、固定子のステータティース間に配置されたコイルによりステータティースに磁極を作り出す。ステータティース間に配置された３相のコイルは配電板（バスバー）により通電方向が切り替えられ、Ｓ極とＮ極に切り替わる。３相のコイルの通電方向を順次切り替えることにより、各ステータティースの極性が回転移動していき、磁気作用により回転子が回転する。【０００３】
本モータは、シャフト外周に設置されたセンサにより、シャフトと一体に回転するターゲットの回転位置を読み取って回転数制御を行う構造であり、磁力変化により位置を検出するホールセンサが広く使用されている。センサの保持部材としては、例えば特許文献１がある。この特許文献１では、センサに凹部を形成すると共に、シャフト外周に固定された支持環体には弾性的に撓み得る可撓支持片を形成し、この支持環体と可撓支持片との間にセンサを押し込み、センサの凹部に可撓支持片の凸部をスナップフィット形態で係合させている。【０００４】
他方、高速回転するモータでは、ターゲットは強固に固定されなければならず、ターゲットとしてマグネットを使用することが困難である。そこで、ホールセンサにバイアスマグネットが一体化された大型なセンサを使用することにより、ターゲットに鉄などの磁性体を使用できるよう構成されている。バイアスマグネット一体センサが大型化することにより、その固定方法にも強度が要求されるため、例えば図９（ａ）の平面図および図９（ｂ）の断面図に示すように、箱型の保持部材１００に充填剤１０１を流し込んでセンサ１０２を固定していた。この保持部材１００は、不図示のシャフト外周の基板１０４に取り付けられ、一方のターゲット１０３は不図示のシャフトに取り付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２２１２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１の保持構造の場合、センサに凹部を形成する必要があるため、汎用性が乏しいという課題があった。また、凹凸の係合一箇所でセンサを保持する構造のため、大型のセンサでは強度不足が懸念される。【０００７】
他方、充填剤１０１を使用する場合は、その硬化に時間を要し、かつ、充填剤１０１の種類によっては加熱する必要があるものも有り、組み立て時間がかかり効率が悪いという課題があった。また、充填剤１０１が漏れ出ないように保持部材１００を箱型に形成しなければならず、ターゲット１０３とセンサ１０２の間に保持部材１００が介在し、ターゲット１０３とセンサ１０２との間の距離Ｌが遠くなるという課題もあった。【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、充填剤を使用せずにセンサを保持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の電動機は、シャフトと一体に回転するターゲットと、ターゲットに対向する位置に保持され、ターゲットの回転位置を検出するセンサと、コイルに配電する導電部材を樹脂材でモールドして成り、ターゲットとシャフトの外周側に設置された配電部と、弾性変形可能な弾性保持部を複数有し、当該弾性保持部でセンサの外表面を複数の方向から押圧し、弾性力によりセンサを保持し、配電部の内周側であって前記ターゲットに対向する位置に、配電部と一体的に構成された保持部材とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、保持部材の弾性力によりセンサを保持することで充填剤の廃止が可能となり、組み立ての効率を向上することができる。また、充填剤が漏れ出ないように保持部材を箱型に形成する必要がないので、センサのターゲット対向面を開口することができ、センサとターゲットの間の距離を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電動機の構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係る電動機の回転動作を説明する図である。
【図３】実施の形態１の保持部材を拡大した外観斜視図である。
【図４】実施の形態１の保持部材を示し、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）はＡＡ線に沿って切断した断面図である。
【図５】実施の形態１の保持部材がセンサを保持した状態を示し、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）はＢＢ線に沿って切断した断面図である。
【図６】実施の形態１の保持部材の弾性保持部を拡大した図である。
【図７】実施の形態１の保持部材の変形例を示す外観斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る電動機の保持部材を示し、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）はＣＣ線に沿って切断した断面図である。
【図９】従来のセンサ保持構造を示し、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）はＤＤ線に沿って切断した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１に示す電動機１は、高速回転する３相交流シンクロナスモータを構成し、主に、円筒状のハウジング２と、ハウジング２の内部に固定されたステータ部３と、シャフト４を回転させるロータ部５と、ステータ部３の一方端面側に配置されたバスバー部（配電部）６とを備える。図２に、バスバー部６側から見たステータ部３とロータ部５の平面図を示す。ただし、ハウジング２およびコイル１２等は図示を省略する。
【００１３】
ロータ部５は電磁鋼板を積層して構成され、周方向外側に突出する突部を１８０度間隔に２箇所形成し、シャフト４の軸方向の途中で突部を９０度ずらした状態にする（突部５ａ，５ｂ）。シャフト４は、ハウジング２に固定された軸受け７，８によって回転自在に支持されている。このシャフト４にロータ部５が固定され、ロータ部５と一体にシャフト４を回転させることにより、ロータ部５に発生した回転力を外部出力する。電動機１を自動車用ターボチャージャおよび電動コンプレッサ等に適用する場合、シャフト４をタービン（いわゆるインペラ）の回転軸に連結して、電動機１によりタービンを回転駆動する。
【００１４】
ステータ部３は、２個のステータコア９，１０と、このステータコア９，１０の間に配置されたマグネット１１とから構成される。ステータコア９，１０はそれぞれ、電磁鋼板をシャフト４の軸方向に積層して構成する。このステータコア９，１０それぞれには、外側から中央のシャフト４側へ突出するティース９ａ，１０ａが複数形成され、シャフト４の軸方向に重なる１組のティース９ａ，１０ａに１個のＵ字状のコイル１２が装着される。
【００１５】
各ティース９ａ，１０ａに装着された各コイル１２の一端部は、バスバー部６を貫通してインバータ基板１３側へ突出しており、バスバー部６の銅板コイル１４（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に接続されている。この銅板コイル１４はバスバー部６にモールドされた導電部材であって、シャフト４の周方向に沿って環状に配置されて端部がインバータ基板１３に接続されている。インバータ基板１３は、外部電源（不図示）を交流電流に変換し、センサ１６から入力される位置信号に基づいて銅板コイル１４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相を順次切り替えて銅板コイル１４に電流を流す。
このインバータ基板１３は、カバーハウジング１９の内部に取り付けられ、カバー２０に被覆されている。
【００１６】
ここで、電動機１の動作概略を説明する。
軸方向に着磁されたマグネット１１による磁束は、マグネット１１のＮ極側に配置されたステータコア１０のティース１０ａからロータ部５の突部５ｂへ流れ出て、ロータ部５を軸方向に進んでＳ極側にある突部５ａから出て、ロータ部５のＳ極側に配置されたステータコア９のティース９ａへ流れ入る界磁磁束となる。このように、マグネット１１の界磁磁気力がロータ部５に作用することで、マグネット１１のＮ極側に対面するロータ部５の突部５ｂをＮ極に着磁し、マグネット１１のＳ極側に対面するロータ部５の突部５ａをＳ極に着磁する。バスバー部６の銅板コイル１４を経由してＵ字のコイル１２に電流が流れると、流れた電流の向きに応じてステータコア９，１０の各ティース９ａ，１０ａが着磁して回転磁界が生じ、トルクが発生する。コイル１２に流す電流の向きを順次切り替えることにより、図２（ａ）〜図２（ｃ）のように各ティース９ａ，１０ａのＮＳ各極性が回転移動していき、磁気作用によりロータ部５が回転する。
【００１７】
この電動機１では、ロータ部５の回転制御のために、センサ１６およびターゲット１７を使用する。シャフト４の一端部は、ステータ部３の一方端面からバスバー部６の内周側空間へ突出し、この突出した先端にターゲット１７がネジ１８によって固定されている。ターゲット１７は鉄などの磁性材とする。他方のセンサ１６はバイアスマグネットを内蔵したホールセンサであり、バスバー部６の内周側空間であってターゲット１７に対向する位置に形成された保持部材１５により保持されている。バイアスマグネットの発生する磁界が、シャフト４の回転に伴うターゲット１７の変位に応じて変化し、ホールセンサがその磁界の変化を検出して、シャフト４の回転位置を示す位置信号を出力する。
【００１８】
ここで、保持部材１５の詳細を説明する。
図３は保持部材１５を拡大した外観斜視図、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）はＡＡ線に沿って切断した断面図である。図５（ａ）は、保持部材１５がセンサ１６を保持した状態を示す平面図、図５（ｂ）はＢＢ線に沿って切断した断面図である。直方体状のセンサ１６は、ターゲット１７に向き合うターゲット対向面１６ａと、インバータ基板１３に電気的接続するための端子１６ｂとを有している。
【００１９】
保持部材１５は、樹脂材で形成されており、センサ１６を保持するための弾性力を発生する弾性保持部２１〜２３と、センサ１６に当接する当て部２４〜２７とが底面に突設されている。また、この底面には端子１６ｂを貫通させる端子穴２８が形成されている。保持部材１５の上面は開放されており、この開放端から、弾性保持部２１〜２３を弾性変形させて押し広げながらセンサ１６を挿入する。なお、センサ１６のターゲット対向面１６ａを被覆しないように、弾性保持部２１〜２３を、ターゲット１７に向き合う方向を除く３方向に突設する。
【００２０】
図６に、弾性保持部２１の拡大図を示す。弾性保持部２１の先端には爪２１ａが形成され、爪２１ａの下部にはテーパ面２１ｂが形成されている。センサ１６の上端部外表面に爪２１ａを係止してテーパ面２１ｂを当てることにより、センサ１６を底面側へ押さえる軸方向の分力Ｆ１と、センサ１６を中央側に寄せる横方向の分力Ｆ２とを同時に得ることができる。弾性保持部２１の爪２１ａから横方向の分力Ｆ２を受けたセンサ１６は、弾性保持部２１の対向側に突設された当て部２６，２７に押し当てられた状態となり、弾性保持部２１と当て部２６，２７とで挟持される。また、テーパ面２１ｂから軸方向の分力Ｆ１を受けているため、センサ１６が保持部材１５の上面開放端へ抜けることもない。
【００２１】
弾性保持部２２，２３も同様に爪およびテーパ面を形成して、軸方向の分力Ｆ１および横方向の分力Ｆ２を同時に生じさせる。そして、弾性保持部２２とその対向側の当て部２４，２７とでセンサ１６を挟持すると共に、弾性保持部２３とその対向側の当て部２４，２５とでセンサ１６を挟持する。
【００２２】
これにより、弾性保持部２１〜２３の弾性力によりセンサ１６を確実に保持できる。また、センサ１６を各テーパ面に当てることでセンサ１６の寸法ばらつきを吸収し、かつ、押さえ付けることで位置を保持している。
【００２３】
また、保持部材１５に弾性保持部２１〜２３を形成し、その弾性によりセンサ１６を保持することにより、先立って説明した従来例のように充填剤を使用する必要がない。そのため、充填剤が漏れ出ないように保持部材１５を箱型に形成する必要もない。よって、保持部材１５のターゲット対向面を開口してセンサ１６のターゲット対向面１６ａを開放することができるようになり、センサ１６とターゲット１７の間の距離を短くすることが可能となる。
【００２４】
なお、保持部材１５のターゲット対向面開口からセンサ１６が抜け落ちないよう、当て部２４，２７は必要であるが、当て部２５，２６は省略しても構わない。
【００２５】
また、保持部材１５を樹脂材で形成することにより、同じ樹脂材のバスバー部６と一体で形成することが可能となる。保持部材１５を追加することなくセンサ１６を保持できるので、組み立て性が向上する。
なお、図１および図３では、保持部材１５を、バスバー部６の内周面から突出した形状にしたが、これに限定されるものではない。例えば図７のようにバスバー部６の内周面に凹部６ａを形成して、この凹部６ａに収まるように保持部材１５を形成してもよいし、保持部材１５の一部が凹部６ａに収まり残りの部分が突出するように形成してもよい。
【００２６】
あるいは、保持部材１５を単独で形成してもよい。この場合、例えば図４および図５のように保持部材１５の底面から外側へ突出した形状の接着部２９を形成して、接着剤を塗布するなどし、インバータ基板１３（またはセンサ１６専用の基板）に保持部材１５を接着固定する。
また例えば、図１のようにインバータ基板１３とセンサ１６の間の距離が遠く、センサ１６の端子１６ｂが長くなり耐振性に懸念があるような場合には、この間にセンサ１６専用の基板を追加し、保持部材１５をこの基板に取り付けてもよい。これにより、端子１６ｂを短くすることができ、耐振性の向上が可能である。
また、保持部材１５を、バスバー部６およびインバータ基板１３（またはセンサ１６専用の基板）に限らず、ハウジング２等に取り付けてもよい。
【００２７】
以上より、実施の形態１によれば、電動機１は、シャフト４と一体に回転するターゲット１７と、ターゲット１７に対向する位置に保持されてターゲット１７の回転位置を検出するセンサ１６と、弾性変形可能な複数の弾性保持部２１〜２３を有し、これら弾性保持部２１〜２３でセンサ１６の外表面を複数の方向から押圧し、弾性力によりセンサ１６を保持する保持部材１５とを備えるように構成した。このため、保持部材１５の弾性力によりセンサ１６を保持することで充填剤の廃止が可能となり、組み立ての効率を向上することができる。
また、充填剤を漏れ出ないように保持部材１５を箱型に形成する必要がないので、弾性保持部２１〜２３を、センサ１６のターゲット対向面１６ａを除く面に形成して、保持部材１５のターゲット対向面を開口するように構成することができる。これにより、センサとターゲットの間の距離を短くすることができる。
【００２８】
また、実施の形態１によれば、弾性保持部２１〜２３それぞれに、センサ１６の外表面を押圧する部位にテーパ面を形成するように構成した。このため、センサ１６を底面側へ押さえる軸方向の分力Ｆ１と、センサ１６を中央側に寄せる横方向の分力Ｆ２とを同時に作用させて、センサ１６を固定することができる。
【００２９】
また、実施の形態１によれば、保持部材１５を樹脂材で構成することとし、この保持部材１５を、同じく樹脂材で構成されるバスバー部６の内周側であってターゲット１７に対向する位置に一体的に構成するように構成した。このため、電動機１を組み立てる際に保持部材１５を設置する必要がなくなり、組み立て性が向上する。
あるいは、保持部材１５をインバータ基板１３またはバスバー部６専用の基板に取り付けるように構成してもよく、この場合にはセンサ１６の端子１６ｂを短くすることができるので、耐振性の向上が可能である。
【００３０】
実施の形態２．
図８（ａ）は、実施の形態２に係る電動機１のうち、保持部材１５を抜粋した平面図、図８（ｂ）はＣＣ線に沿って切断した断面図である。上記実施の形態１では保持部材１５を樹脂材で形成したが、本実施の形態２では保持部材１５の一部を金属板により形成する。なお、図８において図１〜図７と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
【００３１】
図８に示す保持部材１５は、弾性保持部２１〜２３を金属板により構成している。金属板の弾性保持部２１〜２３は、樹脂材の弾性保持部２１〜２３がサイズ的に樹脂の許容応力を超えるような場合でも、金属板に生じる弾性力でセンサ１６を保持できる。
なお、金属板の弾性保持部２１〜２３は、電気的絶縁のため、樹脂材３０にインサート成形して一体化したり、ネジ止めまたはビス止め等により一体化したりする。あるいは、金属板の弾性保持部２１〜２３を直接インバータ基板１３（またはセンサ１６専用の基板）にネジ止めまたはビス止め等してもよいし、金属板の弾性保持部２１〜２３をバスバー部６と一体成形してもよい。
【００３２】
また、保持部材１５のターゲット対向面開口からセンサ１６が抜け落ちないよう、樹脂材または金属板の当て部２４，２７を形成している。加えて、上記実施の形態１と同様に当て部２５，２６（図３等に示す）を形成してもよい。
【００３３】
以上より、実施の形態２によれば、弾性保持部２１〜２３を金属板で構成するようにしたので、大きいサイズのセンサ１６も保持できるようになり、保持部材１５の汎用性が向上する。
【００３４】
なお、上記実施の形態１，２では直方体状のセンサ１６を例に保持部材１５を説明したが、直方体以外の形状のセンサ１６を保持可能であることは言うまでもない。例えばセンサ１６の上面が曲面の場合にも、弾性保持部２１〜２３のテーパ面をセンサ１６の外表面に当てて弾性力により保持可能である。
また、センサ１６としてバイアスマグネットを内蔵したホールセンサを例に挙げたが、ホールセンサ単体であってもよい。
【００３５】
上記以外にも、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、この発明に係る電動機は、複数の弾性保持部でセンサの外表面を複数の方向から押圧し、弾性力によりセンサを保持するようにしたので、高速回転で動作する電動機などに用いるのに適している。
【符号の説明】
【００３７】
１  電動機、２  ハウジング、３  ステータ部、４  シャフト、５  ロータ部、５ａ，５ｂ  突部、６  バスバー部、６ａ  凹部、７，８  軸受け、９，１０  ステータコア、９ａ，１０ａ  ティース、１１  マグネット、１２  コイル、１３  インバータ基板、１４  銅板コイル、１５  保持部材、１６  センサ、１７  ターゲット、１８  ネジ、１９  カバーハウジング、２０  カバー、２１〜２３  弾性保持部、２１ａ  爪、２１ｂ  テーパ面、２４〜２７  当て部、２８  端子穴、２９  接着部、３０  樹脂材、１００  保持部材、１０１  充填剤、１０２  センサ、１０３  ターゲット、１０４  基板。
【図１】
0005627804.tif 000002
【図２】
0005627804.tif 000003
【図３】
0005627804.tif 000004
【図４】
0005627804.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0005627804.tif 000008
【図８】
0005627804.tif 000009
【図９】
0005627804.tif 000010